Herkömmliche Flugzeuge sind bestens dazu geeignet, Personen oder Fracht schnell über größere Entfernungen zu befördern. Auf sehr kurzen Strecken sind diese jedoch unwirtschaftlich, und in vielen Fällen sind sie auch viel zu schnell: wenn beispielsweise in unwegsamem Gelände Personen oder Lasten aufgenommen werden sollen. Diese Lücke schließt der Hubschrauber - er ist nicht nur viel manövrierfähiger als ein Flugzeug, er kann sogar in der Luft auf der Stelle schweben.
Entwicklung des Hubschraubers
Alle Flugzeuge nutzen das Prinzip des dynamischen Auftriebs. Er entsteht an den Tragflächen, sobald sie sich genügend schnell durch die Luft bewegen, und zwar durch den Druckunterschied zwischen Ober- und Unterseite. Dasselbe geschieht auch beim Hubschrauber, nur dass seine »Tragflächen« - die Rotorblätter - rasch rotieren, und deshalb braucht der Hubschrauber sich nicht selbst zu bewegen - im Gegensatz zum Flugzeug.
Bereits Leonardo da Vinci (1452-1519) hielt die Idee eines Drehflüglers (wie Hubschrauber auch genannt werden) auf dem Papier fest. Er nannte die Maschine Helix Pteron (griechisch: Spiralflügel).
Erst um 1900, als genügend leichte und leistungsfähige Antriebsmotoren zur Verfügung standen, ließ sich diese Idee verwirklichen. Die ersten Hubschrauberkonstruktionen machten jedoch nur recht bescheidene und meist auch unglückliche Luftsprünge: Die rasch drehende »Hubschraube« führte zur Instabilität, und die Testpiloten waren schließlich zu weiteren Versuchen nur dann bereit, wenn der Apparat durch Fesselleinen gesichert war.
Das Windmühlenflugzeug
1923 unternahm der spanische Erfinder Juan de la Cierva (1896-1936) seinen ersten erfolgreichen Flug mit einem seltsamen Zwischending aus Hubschrauber und herkömmlichem Flugzeug: Seine Maschine besaß kleine Tragflächen und einen Propeller, zusätzlich jedoch oberhalb des Rumpfes einen Rotor, der sich frei drehen konnte. Während des Fluges brachte die Luftströmung den Rotor wie einen Windmühlenflügel zum Drehen. Er lieferte zusätzlichen Auftrieb, sodass die Maschine nach kurzer Rollstrecke starten und sehr langsam fliegen konnte. Cierva nannte seine Maschine »Autogiro« - wörtlich übersetzt: »Selbstdreher«. Dieser Effekt der Autorotation hat auch bei modernen Hubschraubern sehr große Bedeutung: Sie ermöglicht sicheres Landen, wenn einmal das Antriebsaggregat aussetzen sollte.
Moderne Hubschrauber
Der deutsche Flugzeugkonstrukteur Henrich Focke (1890-1979) entwickelte zwischen 1932 und 1937 den ersten Hubschrauber. Maßgeblichen Anteil an der Weiterentwicklung hatte während des Zweiten Weltkriegs Igor Sikorsky (1889-1972), ein Amerikaner russischer Herkunft.
Als Hauptproblem beim Fliegen des Hubschraubers hatte sich das Gegendrehmoment erwiesen: Während der Motor die Rotorblätter durch Antriebsmoment in die eine Richtung dreht, übt er auf den Rumpf gleichzeitig ein Drehmoment in der entgegengesetzten Richtung aus (eine Folge des physikalischen Gesetzes von Actio und Reactio) und versetzt ihn ebenfalls in Drehung. Zum Ausgleich des Gegendrehmoments brachte man am Rumpfheck einen kleinen, seitlich wirkenden Rotor an. Auch durch zwei gegenläufige Hauptrotoren lässt sich das Gegendrehmoment ausgleichen. Der Rotor mit Eigenantrieb vermeidet das Problem vollkommen: Er besitzt an den Enden der Rotorblätter Gasdüsen und wird als Reaktion auf das ausströmende Gas in Drehung versetzt, ohne dass auf den Rumpf ein Drehmoment wirkt. Das Gas entstammt einem Strahltriebwerk im Rumpf und wird durch die Rotorblätter zu den Düsen geführt.
Durch spezielle Anlenkung der einzelnen Rotorblätter ist der Hubschrauber höchst manövrierfähig. Wenn die Auftriebskraft gleich dem Fluggewicht ist, schwebt er in der Luft, vergrößert oder verkleinert man den Anstellwinkel der Rotorblätter, so steigt bzw. sinkt die Maschine, durch entsprechende Neigung des Rotordrehkreises kann man vorwärts, seitwärts und rückwärts fliegen, je nach Einstellung des Heckrotors lässt sich der Hubschrauber auf der Stelle drehen.
Die Fluggeschwindigkeit von Hubschraubern ist jedoch nicht sehr groß und liegt maximal bei 300 km/h, nur einige Kampfhubschrauber erreichen über 360 km/h. Der Rekord liegt bei 400,87 km/h. Diese Grenze ist dadurch gegeben, dass die Spitzen der Rotorblätter mit ihrer Umfangsgeschwindigkeit in die Nähe der Schallgeschwindigkeit kommen. Diese zu überschreiten, wirft aerodynamische Probleme auf und hätte eine starke Lärmentwicklung zur Folge.
Einsatzbereiche des Hubschraubers
Hubschrauber werden oft als Zubringer zwischen Flughäfen und Stadtzentren eingesetzt. Sie benötigen keine Rollbahnen und können z. B. auch auf Hochhäusern landen. Sie ermöglichen einen Überblick über die Verkehrslage in den Städten und auf den Autobahnen (Verkehrsüberwachung). Für viele Rettungsunternehmen sind Hubschrauber das einzig mögliche Fluggerät: Sie helfen, Menschen aus Seenot zu bergen oder aus Katastrophengebieten auszufliegen - etwa nach Überschwemmungen oder Erdbeben, auch für Verkehrsunfallrettung und Rettung aus Bergnot sind Hubschrauber unentbehrlich geworden.
Schwere Lastenhubschrauber dienen als »Fliegende Krane«, etwa um schwere Teile auf hohe Bauwerke zu schaffen. Auch militärisch werden Hubschrauber vielfältig verwendet - zum Transport von Truppen und Waffen sowie zum Aufspüren von U-Booten.
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